关于中国_智能电网_战略的若干看法

关于中国《智能电网》战略的若干看法

原电力规划设计总院院长　吕伟业

１ 前言在世界《绿色产业革命》的大环境下，２０多年来，世界发达国家在政府主导下，提出了一系列有关电力发展的战略规划。先期重点在发电方面取得了很多积极成果，如美国先后提出了ＣＣＴ《清洁煤发展计划》、ＣＣＰＩ《清洁煤创新发展计划》、ＦＵＴＵＲＥＧＥＮ重大示范项目计划等等。２００３年美国政府在《电网—２０３０》规划中首先较完整提出了《智能电网》的战略构思，其后进行了大量的技术研究、工业示范、社会试点直至局部商业化运营，现己成为美国政府的重要国策。２００５年欧盟将《智能电网》摘要：本文阐述了当今世界能源、电力变革的必然性、紧迫性以及中国电力变革的必要性、可能性。提出了中国《智能电网》建立的重点环节：电力系统安全稳定是基础，供用电系统变革是重点，可再生能源应用和分布式能源系统是难点，传统能源可持续发展研究是不可或缺的，政府决策科学化、全面主导、有效组织、政策支持是关键。呼吁在提高认识、实事求是、积极慎重、科学论证基础上，提出中国《智能电网》战略架构是当务之急。关键词：智能电网；中国战略；建议中图分类号：F407.61　文献标识码：A　文章编号：1003-2355(2009)11-0009-07doi:10.3969/ j.issn.1003-2355.2009.11.002Abstract: The article states the inevitability and urgency to reform today’s energy and electric powerstatus and the necessity and possibility to change China’s electric power sector. The article proposes the keysegments in constructing “smart grid” in China: the stability and safety of power system is the base; thechanges in power supply and electricity consumption system is the emphasis; the application of renewableenergy and distributed energy system is the difficult point; the study on the sustainable development of thetraditional energy is indispensible; the crucial factors are for the government to take a scientific approach indecision-making, to play a leading role all-around, to organize effectively and to give policy supports. Thearticle proposes that it is of top priority to put forward a “smart grid” strategy framework in China by raisingthe public awareness, seeking truth from facts, acting positively and prudently and giving scientific proof.Key words: Smart Grid; China Strategy; Proposal收稿日期：2009-09-28作者简介：吕伟业，教授级高工，曾任山东省电力设计院院长，山东省电力调度中心主任，山东省电力局付局长，电力规划设计总院院长，现任香港中华电力（中国）公司高级顾问。 Ｅｘｐｅｒｔ　Ｆｏｒｕｍ 专家论坛上升到国家战略地位开展研究。美国能源部关于《智能电网》定义表述为：《智能电网》是采用先进的传感技术、通信技术和控制技术来保证更为高效、经济和安全地发电、输电和供电的现代电网，它集成了从发电、输电和配电以及用电设备领域的大量有益于社会的创新技术和手段，以满足不断变化的未来社会需求。因国情和各国电力发展阶段不同，《智能电网》定义、内含、重点会有所区别，但其“安全、经济、高效、清洁、低碳”的变革宗旨、核心应是相同的，采用先进传感、通信、控制技术，数

Ｖｏｌ．　３１ Ｎｏ．　１１ Ｎｏｖ ２００９第３１卷　第１１期　２００９年１１月９字化管理、智能化决策、互动化交易等技术管理措施特点是相同的，可以认为当今《智能电网》战略宗旨、核心、技术管理措施的提出和实施标志着世界电力发展进入了一个新的历史阶段。中国《智能电网》战略研究应包括发、输、供、用四个方面变革、创新、发展，与发达国家不同的国情和电力发展阶段要考虑在其中。这四方面变革、创新、发展是互相关联、互相促进，需要协调有序的推进，任何方面过度超前或滞后，都会影响中国电力发展进程。当今中国《智能电网》战略正确制定和今后成功实施主要取决于我们的认知程度和实事求是的科学态度。２ 世界能源、电力变革的必然性、紧迫性能源过去、现在和未来始终影响和改变着人类和世界的命运。由于世界上所有国家经济社会发展对能源的依赖性，世界各国经济发展和能源地域分布的不均匀性，全球化石能源资源的有限性，特别是地球气候变化对化石能源利用的限制性，这些矛盾对人类社会发展的可持续性提出了严重挑战，从而酝酿并实际已经展开着世界《绿色产业革命》，其核心为低碳经济，低碳经济实质是高能源利用效率和清洁低碳能源结构。世界能源变革包括经济发展模式变革、能源科技创新、制度创新、人们生活方式转变以及人类生存发展观念的根本转变等，这是人类历史发展的必然。人们已认识到地球气候变暖对人类生存的严重威胁，２００７年国际气候变化政府间组织（ＩＰＣＣ）的报告是科学家在这个问题上做出了严谨的科学结论：气候变暖的现象确实在发生，与以ＣＯ２为主的温室气体持续排放有关，温室气体持续排放来源于过去１００多年来工业革命的化石能源的消耗。２００８年地球大气ＣＯ２含量己达３８６ｐｐｍ，离科学家认为地球将发生不可逆转灾难性后果的ＣＯ２含量４５０ｐｐｍ已不远了，世界工业革命前只有２８０ｐｐｍ。全球近百年来平均温升０．７４℃，特别近３０年来全球气温急速上升，２０世纪后５０年北半球平均温度是近１３００年中最高，中国近５０年平均温升己达１．１℃，全球近１０年是自有记录以来最热的１０年，地球己处于毁灭性气候混乱状态的边缘。２００７年全球ＣＯ２排放２７６亿ｔ，而９０％的ＣＯ２排放来自能源生产和消耗。地球气候变暖的严重性深刻指出了能源变革的必然性和紧迫性。中国２００８年ＧＤＰ占世界６％，一次能源消耗占世界１８％，中国电力ＣＯ２排放占全国排放总量４０％，中国现今己成为世界第一大能源生产国。２０２０年中国人均ＧＤＰ预计可达５０００美元，一次能源需求４５亿ｔｃｅ，煤炭占总能源需求６０％左右的格局不可能转变，中国石油对外依存度将可能超过６０％，虽２０２０年中国单位ＧＤＰ的ＣＯ２排放比２００５年可能下降５０％，但排放总量还要增加约６０％。中国未来的经济总量、一次能源需求和温室气体排放量决定了地球只能承载一个正确能源战略的中国。世界能源变革的最终目标是无碳低碳能源，没有无碳低碳能源就没有低碳经济，能源科技创新是实现低碳经济的核心。能源变革涉及方方面面，主要围绕节约化石能源和使用可再生能源二大方面，涉及到工业、建筑、交通三大领域。世界电力耗用一次能源占世界消费总量４０％以上，其中化石能源近９０％，但电力化石一次能源转换的终端效率仅３０％水平，电力排放的温室气体占世界排放总量的４０％以上，世界能源变革中最应该变革、最有潜力的是电力，中国同样如此。世界各国如不实施深层次能源变革，不实施电力变革，应对全球气候变暖将力不从心，《绿色产业革命》的进程将会受挫，低碳经济无法实现，中国同样如此。全球金融危机为中国同样创造了历史机遇，中国必须抓住机遇实施总体的、深层次能源变革，传统电力变革是其重要的组成部分。不然，形势将越来越严峻，除影响国际形象和面临巨大政治压力外，中国经济综合竞争力将受重挫，中国可持续发展将受到严重挑战。３ 中国《智能电网》国家战略、国家行为现代社会，电力始终是国家重要的基础设施，电能供应如同粮食和水，一旦发生问题，不仅影响经济发展还将引发社会的混乱甚至动荡，当今还要考虑在战争环境、防恐形势下电力构架对国家经济社会安全不构成过于薄弱的环节，加之电力变革己是应对全球气候变暖的重要措施，美、欧发达国家的《智能电网》战略己成为国家重要战略，是在政府统一主导和支持下，集国家之相关力量来制定和推动的，发达国家《智能电网》也是为抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施之一。中国《智能电网》也必须是国家战略、国家行为，从国家角度审视电力变革包括电网的未来，要符合国家利益、全民利益的最大化，在政府主导下集国家相关之力量来制定和推动。实际上，这是一次国与国战略、策略制定，综合实

　　专家论坛 Ｅｘｐｅｒｔ　Ｆｏｒｕｍ

Ｖｏｌ．　３１ Ｎｏ．　１１ Ｎｏｖ ２００９第３１卷　第１１期　２００９年１１月１０力和抢占未来低碳经济制高点的较量，也是推动中国经济可持续发展，确保未来能源安全的重大措施。中国智能电网战略研究表面看似乎是与美国等发达国家同步，实质不然，以往中国电力战略研究重点除保证电力系统安全稳定外，主要还是解决供需矛盾，中国在一次能源结构优化调整、电源结构优化调整、分布式能源系统、传统能源可持续发展以及可再生能源应用等方面研究的基础水平与发达国家还有相当差距，还有中国煤电为主的电力结构长期存在、能源资源与电力需求地域分布的不均衡、未来二、三十年仍要以较快电力发展满足需求增长等具体国情，中国《智能电网》战略研究要比发达国家考虑的问题更多、更复杂。中国当前对其宗旨、核心和基本原则、框架还存在不少争议，要承认这种滞后状况，提高认识、实事求是、科学论证是必要原则。《智能电网》战略制定要坚持国家安全、国家利益、国家责任、国家可持续发展、社会责任和社会效益第一的原则。《智能电网》战略制定要有足够前瞻性和客观现实性，要符合基本国情、符合中国电力发展的现阶段，同时体现未来发展方向和超越世界发达国家的目标。《智能电网》战略制定要坚持全面协调可持续的科学发展；遵循电力的基本规律，保证电力供需平衡和电网安全稳定；要坚持科技创新和充分应用当代世界科技进步的成果，取得战略主动权。《智能电网》战略制定要注重系统性的总体充分论证和多方案优选，以避免低水平重复建设，避免超现有条件许可的盲目超前，使有限资源发挥最大社会效益。《智能电网》战略要进行动态管理，在实施过程中不断总结、补充、深化、完善。中国电力已有良好基础，只要能从实际国情出发，坚持科学发展观，制定正确电力变革方向、目标的《智能电网》战略，在政府良好的政策环境和有效组织下，集国家之力量，在实施中能将有限资源包括资金、人力、技术发挥最大的社会效益，在市场化电力管理体制建立条件下，中国电力变革实效在未来二、三十年中达到甚至超越发达国家是完全可能的。４ 中国《智能电网》核心和重点环节中国《智能电网》以安全、经济、高效、清洁、低碳为核心。中国《智能电网》基本形态：发送供用储、信息和电力流双向互动系统，集中统一与分散分布相结合的电源结构，统一协调调度。《智能电网》的核心和基本形态是在传统电网基础上的扩展和变革，但不论如何变革，统一协调调度是不变的，只是《智能电网》的调度更重要，难度更大，技术支撑要更完善，理念、体制、管理更新更迫切。中国《智能电网》建立要应用或研发的关键技术：电力储能、电力电子、智能电表、高温超导、特和超高压交直流输变电、灵活交流输电和潮流控制、低碳排放清洁电源、可再生能源发电和分布式能源系统等先进电力技术；现代传感测量、通信、集成、控制等先进数字电子技术。关键技术是手段，非核心与宗旨。中国《智能电网》建立的重点环节如下：４．１ 中国《智能电网》建立，电力系统安全稳定是基础无论传统电网还是《智能电网》，保证安全稳定是第一位的。交流同步电网有其电压和功角安全稳定的特殊规律，世界上由于电网失稳而造成巨大社会、经济损失的恶性事故并不少见。交流同步电网中任何扰动都会引起全系统的响应，甚至造成不稳定，并通过链锁效应扩展到全系统，保证电网安全稳定是一个系统工程，取决于诸多因素而非一、二个因素：合理电压等级配置分层，适当交流同步网规模的分区，区域主干网架结构形式，区域联网强弱，远距离输电电压、回路数和交直流输电方案的优化选择，电源结构和分布的优化，电力系统包括电源、电网的合理充裕度，电力系统合理的运行方式选择。断路器开断性能的提高，灵活交流输电装置和潮流控制器的有效配置，未来超导限流器和储能器的应用等。安全稳定三道防线的二次技术措施即通信、保护和自动装置、系统稳定器等正确配置和技术升级。交流同步网合理分区是保证电力系统安全稳定非常重要而有效的措施。世界上所有重大恶性安全稳定交流同步电网事故都是无法预测的多重复合故障事故，这种多重复合故障都不是按稳定导则规定的条件去发生的，如要用电力一、二次系统安全设防去防止概率很低的无从预测的多重复合故障，在技术上无可能、经济上也无法承受。因此，交流同步网合理分区是非常重要而有效的措施，这一方面中国的大区电网划分己有较好基础，